2017_2018年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第2单元离子键离子晶体学案苏教版选修3201.wps

第二单元 离子键 离子晶体 1.了解离子键的形成，能大致判断离子键的强弱。(重点) 2.了解离子晶体的概念，了解离子晶体的性质。(重点) 3.了解晶格能的概念和意义，了解晶格能与晶体的关系。(难点) 离 子 键 的 形 成 基础·初探 1.形成过程 离子化合物中，阴、阳离子之间的静电引力使阴、阳离子相互吸引，而阴、阳离子的核外 电子之间，阴、阳离子的原子核之间的静电斥力使阴、阳离子相互排斥。当阴、阳离子之间的 静电引力和静电斥力达到平衡时，阴、阳离子保持一定的平衡核间距，形成稳定的离子键，整 个体系达到能量最低状态。 2.定义 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。 3.特征 (1)电子式表示 NaCl 形成过程为 。( ) (2)MgCl2的电子式为 Mg2Cl 。( ) 2 (3)离子键是阴、阳离子之间的静电吸引。( ) (4)NH4Cl 的电子式为 ( ) (5)NaOH 中只存在离子键。( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)× (4) (5)× 核心·突破 1 1.离子键 (1)成键微粒：带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子。 (2)离子键的存在：离子晶体中。 (3)成键的本质：阴、阳离子之间的静电作用。 2.离子化合物的形成条件 (1)活泼金属(指第 A 和 A 族的金属元素)与活泼的非金属元素(指第A 和A 族的元素) 之间形成的化合物。 (2)金属元素与酸根离子之间形成的化合物(酸根离子如硫酸根离子、硝酸根离子、碳酸根 离子等)。 (3)铵根离子(NH4)和酸根离子之间，或铵根离子与非金属元素之间形成的盐。 【温馨提醒】 1.离子晶体不一定都含有金属元素，如 NH4Cl。 2.离子晶体中除含离子键外，还可能含有其他化学键，如 NaOH、Na2O2中均含有共价键。 3.金属元素与非金属元素构成的键不一定是离子键，如 AlCl3含有共价键。 4.熔化后能导电的化合物不一定是离子化合物，如金属等。 题组·冲关 题组 1 离子键的形成与特征 1.下列说法不正确的是( ) 【导学号：61480025】 A.离子键没有方向性和饱和性 B.并不是只有活泼的金属和非金属化合才形成离子键 C.离子键的实质是静电作用 D.静电作用只有引力 【解析】 离子键是阴、阳离子之间的静电作用，包括静电吸引和静电排斥，且一个离子 同时吸引多个带相反电荷的离子，故无方向性和饱和性，非金属元素也可形成离子键，如 NH4Cl 中 NH4与 Cl形成离子键。 【答案】 D 2.下列说法中，正确的是 ( ) A.仅由非金属元素组成的化合物中不可能含有离子键 B.由金属元素和非金属元素组成的化合物一定是离子化合物 C.含离子键的化合物一定是离子化合物 D.含有金属阳离子的物质都是离子化合物 【解析】 NH4Cl等铵盐都是仅由非金属元素组成的化合物，其中含有离子键。NaCl、KOH 等化合物由金属元素和非金属元素组成，它们都是离子化合物；AlCl3等化合物由金属元素和 2 非金属元素组成，它是共价化合物。金属单质都含有金属阳离子，但它们不是化合物，更不是 离子化合物。 【答案】 C 题组 2 电子式的书写 3.下列用电子式表示离子键形成过程的各式中正确的是( ) 【解析】 用电子式表示离子化合物的形成过程时要注意：先将要成键原子的电子式写在 箭号左方；再在箭号右方写离子化合物的电子式(注意离子标正、负电荷，阴离子标 “ ”，在标正、负电荷时，要注意正负电荷总数要相等)；箭号左方相同的微粒可以合并 写，箭号右方相同的微粒不可以合并写。 【答案】 C 4.下列电子式中，正确的是( ) 3 【答案】 C 离 子 晶 体 基础·初探 1.概念：由阴、阳离子通过离子键结合成的晶体。 2.物理性质 (1)离子晶体具有较高的熔、沸点，难挥发。 (2)离子晶体硬而脆，离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现了较强 的硬度。 (3)离子晶体在固态时不导电，熔融状态或溶于水后能导电。 (4)大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如汽油、煤油)中。 3.晶格能 (1)定义：拆开 1_mol 离子晶体使之形成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。用符 号 U 表示，单位为 kJ·mol1。 4.常见的两种结构类型 氯化钠型 氯化铯型 晶体结构模型 配位数 6 8 每个晶胞的组成 4 个 Na和 4 个 Cl 1 个 Cs和 1 个 Cl 相应离子化合物 KCl、NaBr、LiF、CaO、 MgO、NiO等 CsBr、CsI、NH4Cl等 5.影响离子晶体配位数的因素 r 离子晶 体中离子配位数的多少与阴、阳离子的半径比 有关。 r 组成相同的离子晶体的阴、阳离子的空间排列一定相同吗？ 4 【提示】 不一定。 合作·探究 两种常见离子晶体的阴、阳离子的空间排列探究 1.NaCl 型(如图) (1)Na和 Cl的配位数(一种离子周围紧邻的带相反电荷的离子数目)分别为多少？ 【提示】 6,6。 (2)NaCl 晶胞包含的 Na和 Cl分别为多少？ 【提示】 4,4。 (3)NaCl 晶体中每个 Na周围等距离最近的 Na有几个？ 【提示】 12。 (4)Na周围的 6 个 Cl围成的几何构型是什么？ 【提示】 正八面体。 2.CsCl 型(如图) (1)Cs和 Cl的配位数分别为多少？为什么与 NaCl的离子配位数不同。 【提示】 8,8；Cs的半径比 Na的半径大，可吸引较多的 Cl。 (2)CsCl 晶胞含有的 Cs和 Cl分别有几个？ 【提示】 1,1。 (3)Cs周围的 8 个 Cl构成的几何构型是什么？ 【提示】 立方体。 (4)CsCl 晶体中每个 Cs周围最近等距离的 Cs有几个？ 【提示】 6。 核心·突破 1.离子晶体的性质 (1)熔、沸点 离子晶体中，阴、阳离子间有强烈的相互作用(离子键)，要克服离子间的相互作用使物 质熔化和沸腾，就需要较多的能量。因此，离子晶体具有较高的熔、沸点和难挥发的性质。 5 一般来说，阴、阳离子的电荷数越多，离子半径越小，离子键越强，晶格能越大，离子 晶体的熔、沸点越高，如 Al2O3MgO，NaClCsCl 等。 (2)硬度 离子晶体中，阴、阳离子间有较强的离子键，离子晶体表现出较高的硬度。当晶体受到冲 击力作用时，部分离子键发生断裂，导致晶体破碎。 (3)导电性 离子晶体中，离子键较强，离子不能自由移动，即晶体中无自由移动离子，因此，离子晶 体不导电。当升高温度时，阴、阳离子获得足够能量克服离子间的相互作用，成为自由移动的 离子，在外界电场作用下，离子定向移动而导电。离子化合物溶于水时，阴、阳离子受到水分 子作用变成了自由移动的离子(或水合离子)，在外界电场作用下，阴、阳离子定向移动而导电。 难溶于水的强电解质如 BaSO4、CaCO3等溶于水，由于浓度极小，故导电性极差，通常情况 下，我们说它们的水溶液不导电。 (4)溶解性 大多数离子晶体易溶于极性溶剂(如水)中，难溶于非极性溶剂(如苯、CCl4)中。当把离子 晶体放在水中时，极性水分子对离子晶体中的离子产生吸引，使晶体中的离子克服离子间的相 互作用而离开晶体，变成在水中自由移动的离子。 【注意】 具有导电性的晶体不一定是离子晶体，如石墨为混合晶体；溶于水能导电的晶 体也不一定是离子晶体，如 HCl、CO2。金属晶体、分子晶体后面学习。 2.离子晶体的判断方法 (1)依据晶体微粒判断：由阴、阳离子构成的晶体，一定是离子晶体。 (2)依据物质类别判断：金属氧化物、强碱和大部分盐类，是离子晶体。 (3)依据导电性判断：离子晶体在固体状态下不导电，而熔融状态下可以导电。 (4)依据熔点判断：离子晶体熔点较高，常在数百至一千摄氏度。 (5)依据硬度和机械性能判断：离子晶体硬度较大，但较脆。 题组·冲关 题组 1 离子晶体的晶体结构与配位数 1.如图所示是从 NaCl或 CsCl 晶体结构中分割出来的部分结构图，其中属于从 NaCl晶体 中分割出来的结构图是( ) A.(1)和(3) B.(2)和(3) C.(1)和(4) . D.只有(4) 【解析】 NaCl晶胞是立方体结构，每个 Na周围有 6 个 Cl，每个 Cl周围有 6 个 Na 6 ；与每个 Na等距离的 Cl有 6 个，且构成正八面体，同理，与每个 Cl等距离的 6 个 Na 也构成正八面体，由此可知图(1)和(4)属于从 NaCl晶体中分割出来的，C 项正确。 【答案】 C 2.KO2的晶体结构和 NaCl相似，可以看做是 Na的位置用 K代替，Cl的位置用 O 2 代替， 如图所示，下列对 KO2晶体结构的描述正确的是 ( ) A.晶体中 K和 O 2 的配位数均为 8 B.和 K距离相同且最近的 K共有 8 个 C.由和 K距离相同且最近的 O 2 构成的多面体是正八面体 D.由和 K距离相同且最近的 O 2 构成的多面体是正六面体 【解析】 由信息提示，KO2中存在的阴、阳离子为 O 2 和 K，又与 NaCl结构相似，故 K 和 O2 的配位数均为 6。可以依据熟悉的 NaCl进行判断，和 Na距离相同且最近的 Cl有 6 个，组成一个正八面体，和 Na距离相同且最近的 Na有 12个，代入 K、O 2 同样适合。本题 考查信息迁移能力，必须抓牢基础知识且要会充分利用所给的信息。 【答案】 C 题组 2 离子晶体的判断与性质分析 3.能说明某晶体属于离子晶体的是( ) 【导学号：61480026】 A.一定溶于水 B.固态不导电，水溶液能导电 C.有较高的熔点 D.固态不导电，熔融时能导电 【解析】 离子晶体在固态时不导电，在水溶液里或熔融后可以导电，但并非所有的离子 晶体都易溶于水，如 BaSO4。在水溶液里能导电的化合物不一定是离子晶体，如 H2SO4。故判断 一种晶体是否为离子晶体的方法大多看它在固态时不导电，熔融状态下能导电。 【答案】 D 4.NaF、NaI、MgO 晶体均为离子晶体，根据表中数据判断这三种晶体的熔点高低顺序是( ) 物质 NaF NaI MgO 离子电荷数 1 1 2 离子间距离 2.31 3.18 2.10 7 A.NaFNaIMgO . B.MgONaFNaI C.MgONaINaF . D.NaINaFMgO 【解析】 离子晶体的熔点与离子键的强弱有关，而离子键的强弱可用晶格能来衡量，离 子所带的电荷数越多，离子间的距离越小，晶格能越大，离子键越强，熔点越高。 【答案】 B 题组 3 晶格能 5.下列热化学方程式中，能直接表示出氯化钠晶格能的是( ) A.NaCl(s)Na(g)Cl(g) H1 B.NaCl(s)Na(s)Cl(g) H2 C.2NaCl(s)2Na(g)2Cl(g) H3 D.NaCl(s)Na(g)Cl(g) H4 【解析】 掌握晶格能的概念是解答本题的关键。晶格能是指拆开 1 mol离子晶体使之形 成气态阴离子和气态阳离子时所吸收的能量。平时学习中要了解晶格能的定义和晶格能对晶体 性质的影响。 【答案】 A 6.下列关于晶格能的叙述中正确的是( ) A.晶格能仅与形成晶体的离子带电量有关 B.晶格能仅与形成晶体的离子半径有关 C.晶格能指相邻的离子间的静电作用 D.晶格能越大的离子晶体，其熔点越高 【解析】 晶格能与离子电荷的乘积成正比，与阴、阳离子的核间距成反比，晶格能越大， 晶体的熔、沸点越高，硬度越大，A、B 错误，D 正确。晶格能是指拆开 1 mol 离子晶体使之形 成气态阴、阳离子所吸收的能量，既有量的限定 1 mol，又有微粒的限定，指阴、阳离子，C 叙 述错误。 【答案】 D 8